天然气地球科学 >

2021 , Vol. 32 >Issue 5: 633 - 644

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2020.12.013

天然气地质学

渤海海域深部热流体存在的证据及其对油气成藏意义——以秦皇岛29⁃2/2E油气田为例

  • 张藜 ,
  • 张新涛 ,
  • 刘艺萌 ,
  • 韩芮 ,
  • 魏国财
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  • 中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459

张藜（1986-），女，陕西靖边人，高级工程师，硕士，主要从事油气地质研究. E-mail:.

收稿日期: 2020-07-30

  修回日期: 2020-12-16

  网络出版日期: 2021-04-27

收起

Evidence of deep fluid and its influence on gas reservoiring in Bohai Sea： Case study of QHD29-2/2E Oilfield

  • Li ZHANG ,
  • Xin-tao ZHANG ,
  • Yi-meng LIU ,
  • Rui HAN ,
  • Guo-cai WEI
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  • Tianjin Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited，Tianjin 300459，China

Received date: 2020-07-30

  Revised date: 2020-12-16

  Online published: 2021-04-27

Supported by

The National Science and Technology Major Projects of the 13th Five-year Plan of China(2016ZX05024-002-006)

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本文亮点

深部热流体被越来越多证实参与油气成藏的全过程。通过岩心、岩石学、流体包裹体及有机地球化学等资料，系统探讨了研究区（秦皇岛29⁃2/2E油气田）深部热流体活动的详细证据及其对油气成藏的意义。研究表明：古近系储层流体包裹体测温见异常高温包裹体；天然气藏中发现CO2为火山幔源无机成因气；方解石脉体氧同位素测试值远高于围岩且受高温热液影响；沉积物中发现立方体、五角十二面体黄铁矿，Co/Ni值大于1，为热液成因。热流体对该区油气成藏包括生排烃和储层改造两方面：热流体促进该区烃源岩演化，提升生烃量；热流体对储层物性改造既有溶蚀改造的积极建设作用，又有热液方解石和晚期白云石胶结充填破坏作用。

本文引用格式

张藜 , 张新涛 , 刘艺萌 , 韩芮 , 魏国财 . 渤海海域深部热流体存在的证据及其对油气成藏意义——以秦皇岛29⁃2/2E油气田为例[J]. 天然气地球科学, 2021 , 32(5) : 633 -644 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.12.013

Highlights

Deep fluid was increasingly identified involved in all processes of hydrocarbon accumulation. Based on data from drilling core， petrology， fluid inclusions and organic geochemistry， we discussed the detailed evidences of the activities of the deep fluid as well as its effect on hydrocarbon accumulation. The evidences include： （1） Abnormal high-temperature fluid inclusions in Paleogene reservoir； （2） CO2 gas in discovered reservoir being inorganic origin from volcanic mantles； （3） Oxygen isotopic values in calcite filled veins much higher than surrounding rock； （4） Cubic and pyritohedron pyrite found in sediments with Co/Ni ratio more than 1 indicating hydrothermal origin. These all showed that there might be deep fluid participated in the reservoir accumulation， the affection of which includes hydrocarbon generation and expulsion as well as reservoir reconstruction. The deep fluids promoted the evolution of source rocks in this area and increased hydrocarbon generation volume. As for reservoir quality， it has the constructive role of hydrothermal corrosion and the destructive role of hydrothermal calcite and late dolomite cement and filling.

0 引言

深部流体多指沉积盆地基底以下来源的所有流体［1-3］，包括深部刚性地壳来源及幔源流体两大类，也有人将深埋条件下与生烃作用有关的烃源热流体归为深部流体［4］。壳源流体常来源于深部古老地层和结晶基底，常与火山—岩浆事件相关［3］。地幔流体以C-H-O-S体系为主，溶有碱性元素、稀有气体和少量微量组分［5］，以CO2、H2O、H2、CO、H2S及CH4等形式存在，有时会含有较高H2。深源热流体在岩石矿物学、流体包裹体、地球化学特征异常等方面具有明显的判别标志［3］。另外重金属元素、岩浆活动、深部结构及古地温异常［1，6］均可作为深部流体改造或活跃的证据。深部流体油气成藏意义是近年油气地质领域重要的研究课题，大规模深部流体活动为盆地带来大量深部物质和能量，改变流经区域的古地温场和地球化学场，直接影响盆地油气形成和演化的各个阶段［7］。如加速生排烃效率，提升总生烃量，促进油气运移，改善侵入岩石的物性等热作用和成藏效应［1，7-11］。另外，由于地球深部广泛存在大量丰富的CO2流体，从地球深部排放出的CO2可沿深大断裂或岩浆通道运移至浅部地壳或地表。沉积盆地中大量富含CO2的天然气藏被认为是地球深部富CO2流体活动的证据之一［9］。近年来，研究区秦皇岛29-2/2E油气田钻探发现CO2含量局部高达90.61%［12］，而已有研究表明CO2含量>60%则为无机成因，即使CO2含量在15%~60%之间，也主要为无机成因［4］。而在中国东部盆地除莺歌海盆地CO2气田（藏）为变质成因外，其他气田（藏）主要为幔源火山—岩浆成因［12］，如在渤海湾盆地、莺琼盆地、塔里木盆地、苏北盆地及松辽盆地等地均已证实来自深部地壳及地幔的无机成因天然气藏［5-13］。秦皇岛29-2/2E油气田高含量CO2气体是否也是幔源成因？另外，CO2气体地有效聚集需满足大量的化学消耗及地层水或原油的溶解和耗散之后才能形成［14］，因此，大量CO2气体的存在是否意味着存在富含CO2等挥发份的深部幔源流体，特殊流体将如何影响该区油气成藏成为我们关心的问题。基于此，本文利用岩石学、流体包裹体、有机地球化学等资料，探讨研究区深部热流体活动的证据，并开展对油气成藏意义的相关研究，以期对该区油气勘探提供依据。

1 秦皇岛29⁃2/2E油气田概况

秦南凹陷是渤海湾盆地北部渤中坳陷中的一个次级构造单元。被留守营凸起、秦南凸起、马头营凸起、石臼坨凸起和辽西凸起所围限，面积约为2.3×103 km2（图1）。秦南凹陷目前已揭示地层自下而上分别为：古生界（PZ），中生界（MZ），古近系沙三段（E3 s 3）、沙一段+沙二段（E3 s 1+2）、东营组（E3 d）以及新近系馆陶组（N1 g）和明化镇组（N1+2 m）［15］。
图1 秦皇岛29-2/2E油气田构造位置

Fig.1 The location of the QHD 29-2/2E oil and gas field

秦皇岛29-2/2E油气田最主要的富集层段为沙一段和沙二段，油气藏模式为构造地层、构造岩性油气藏。包括正常油藏和顶部凝析油藏，埋藏深度在3 100~3 700 m之间。凝析油密度（20 ℃）为0.759~0.778 g/cm3，黏度（50 ℃）为1.38~1.39 mPa·s，含蜡量为1.59%~6.26%，凝固点为-10~7 ℃，具有低密度、低黏度、中含蜡量及中等凝固点的特征。正常原油密度（20 ℃）为0.809~0.862 g/cm3，黏度（50 ℃）为1.59~15.76 mPa·s，含蜡量为14.98%~26.05%，凝固点为22~30 ℃，具有中密度、中黏度、高含蜡量、高凝固点的特征。成熟度、生物标志化合物及碳同位素等指标分析表明，中深层油气主要来自相接的次级凹陷，表现为近源充注，晚期成藏特征［15］。沙一段和沙二段大型扇三角洲及混积滩坝形成中孔、中高渗的储集层及上覆东二下段巨厚高压泥岩封盖是该油气田富集成藏的重要保障。

2 深部流体活动证据

热液流体不仅具有高温特性，CO2、H2S等酸性气体的存在也使得热液流体能显著影响和改变流经岩石地层的岩石、结构、构造及化学组成等。另外热液流体所携带地球深部溶解物质在适当条件下沉淀出的特征矿物及组合，成为热液活动研究追溯的印记［16］。在研究区，流体包裹体测温异常、高含量无机成因CO2、碳酸盐碳氧同位素异常、热液黄铁矿等均表明秦皇岛29-2/2E油气田的形成过程中可能伴随有深部热流体的影响。

2.1　流体包裹体温度异常

流体包裹体是对原始流体的直接记录，均一温度可以反映矿物结晶时的温度，因此包裹体均一温度广泛应用于古地温和油气成藏史研究中。研究表明，深部热流体运移至浅部地层通常会比所至地层高至少5~10 ℃［17］，有的甚至高达50~80 ℃［3］。因此可以用流体包裹体均一温度异常作为热液流体响应［7-8］。本文选取了古近系4口井（秦皇岛29-2-B/C/D井和秦皇岛29-2E-A井）沙一段和沙二段3 200~3 429 m深度共14个壁心和岩心样品，在20 ℃和30%湿度条件下，挑选出石英颗粒内与早期烃包裹体伴生的含烃盐水包裹体进行显微均一温度测试分析。从170个测温点的均一温度（Th）分布来看（图2），主要值分布在80~150 ℃之间，但也有18个样品温度大于160 ℃，最高可达220 ℃，显然存在高温流体的俘获。另外，包裹体盐度测试表明一半以上的样品流体盐度远大于正常海水盐度（3.5%），位于4.03%~22.17%之间，平均值为9.46%，显示为高温高盐度流体作用的结果［18］。在石英颗粒内的微裂隙及裂纹内可见大量CO2包裹体及发黄白色荧光的单一液、气相烃类包裹体，不规则状，粒径在5 μm以上，最大可达25 μm，单偏光和荧光下呈黑色，部分与烃类包裹体伴生（图3）。
图2 秦皇岛29-2/2E油气田流体包裹体均一温度分布

Fig.2 Distribution of homogenization temperature of fluid inclusion in QHD 29-2/2E Oil and gas field

图3 秦皇岛29-2-C井储层流体包裹体特征

Fig.3 Characteristics of fluid inclusions Well QHD 29-2-C

2.2　天然气藏中高含量无机成因CO2气体

在秦皇岛29-2/2E构造围区已发现油气藏中，CO2含量在1.39%~8.31%之间，平均值为4.13%。而秦皇岛29-2/2E构造围区内 3口钻井天然气组分测定显示该凝析气藏CO2含量最高达90.61%，远高于围区均值。其中，秦皇岛29-2-A井3个样品CO2含量在44.84%~59.39%之间，平均值为49.83%。秦皇岛29-2-B井2个样品CO2含量为8.2%~43.93%，平均值为26.07%，秦皇岛29-2-C井2个样品CO2含量为62.88%~90.61%，平均值为76.75%（表1）。秦皇岛29-2凝析气藏中2个样品 δ 13 C C O 2分别为-6.4‰和-5.2‰，气样中氦同位素（R/Ra）值分别为5.49和6.21，这与渤海湾盆地其他地区无机成因CO2气藏的这一指标一致［19］。依据碳同位素组成和伴生稀有气体氦同位素组成特征，田立新等［12］对该区CO2成因做过详细探讨，认为凝析气伴生的CO2气藏为无机幔源成因（图4），在济阳坳陷、黄骅坳陷及松辽盆地普遍存在的CO2气藏也主要为无机幔源及壳幔混合成因［19-21］（图4）。
表1 秦皇岛29-2/2E油气田天然气地球化学特征

Table 1 Geochemical characteristics of natural gas in QHD 29-2/2E oil and gas field

井号 深度/m 天然气组分体积分数/% 碳同位素丰度/‰(PDB)
CH4 C2+ N2 CO2 δ13C1 δ13C2 δ13C3 δ13C4 δ 13 C C O 2
秦皇岛29-2-A 3 195.0~3 218.0 45.77 8.39 0.58 45.26 -37.1 -28.4 -27.9 -28.3 5.2
44.74 9.86 0.56 44.84
3 301.0~3 308.0 33.46 6.81 0.34 59.39 -36.7 -28.8 -27.8 -28.0 -6.4
秦皇岛29-2-B 3 233.0 46.75 8.76 0.56 43.93
3 333.5 72.97 17.55 1.28 8.20
秦皇岛29-2-C 3 246.7 30.49 6.16 0.47 62.88
3 290.0 7.40 1.73 0.26 90.61
秦皇岛29-2E-A 3 175.0~3 185.0 77.94 12.77 0.99 8.31
3 199.0~3 215.0 75.84 17.21 0.51 6.45
秦皇岛29-2E-C 3 495.0~3 511.0 76.83 18.16 2.18 2.81
3 280.0~3 367.0 82.53 14.85 0.81 1.80
秦皇岛35-A-1 3 406.5~3 434.0 75.66 21.98 0.00 2.36 -41.6 -27.6 -25.5 -25.2
3 335.0~3 352.5 79.00 18.03 0.57 2.42 -41.7 -27.5 -25.6 -25.2
秦皇岛36-A-1 3 694.0~3 715.0 69.72 25.23 0.27 4.77 -47.5 -32.2 -29.0 -27.1 -2.2
图4 秦皇岛29-2/2E油气田中CO2成因类型（引自文献[12]）

Fig.4 Plot of genetic type CO2 in QHD 29-2/2E oil and gas field（cited from Ref. [12]）

2.3　碳酸盐碳氧同位素

稳定碳氧同位素能够更好地反映重结晶作用或交代作用时成岩流体的地球化学特征，对碳酸盐岩成因类型，成因流体性质和古水文条件等方面的分析具有重要作用［16］。秦皇岛29-2E-B井岩心柱上可以清晰看到一条明显的纵向分布的脉体，其主要成分为方解石，在该方解石脉岩心中3 368.41 m、3 368.42 m、3 368.43 m及3 369.57 m共4个深度点的方解石脉和围岩岩体中分别取样并选用磷酸法进行碳氧同位素组成分析，测试结果如表2所示。从碳、氧同位素交会分析数据结果来看，方解石脉体与围岩岩体之间碳氧同位素具有明显的分区。虽然碳同位素差别不大，位于0.3‰~2.1‰之间，未超过正常碳酸盐岩范围（-2‰~6‰），但是氧同位素却表现为明显的低值（图5），方解石脉体范围氧同位素为-15.3‰~16.2‰，平均值为-15.7‰，而围岩岩体这一值位于-2.2‰~-0.4‰之间，平均值为-0.95‰。多项研究表明碳酸盐岩碳氧同位素负值与温度升高或大气淡水稀释有关［22］，一般小于-9‰就被认为是热液成因［16］，依据流体包裹体测温结果，结合碳氧同位素值，本文倾向于认为高温热液环境下的氧同位素热分馏使得18O急剧减少，贫乏的δ18O通常用来指示该碳酸盐为高温作用的产物，依据氧同位素特征，计算该方解石脉形成温度超过300 ℃，远高于地层经历最大埋深的温度，判断该区方解石脉体应该受到高温作用的影响，可能为深部地层流体侵入造成。
表2 碳氧同位素分析数据

Table 2 Carbon and oxygen isotope analysis data

样品点号 取样点 深度/m 取样位置 δ13C /‰(PDB) δ18O /‰(PDB)
1 3 368.41 岩体 2 -0.5
2 脉体 0.3 -15.8
3 3 368.42 岩体 2 -0.7
4 脉体 0.7 -15.3
5 3 368.43 岩体 2.1 -0.4
6 脉体 0.6 -16.2
7 3 369.57 岩体 1.4 -2.2
8 脉体 0.6 -15.5
图5 秦皇岛29-2E-B井碳、氧同位素组成交会图

Fig.5 Cross plot of carbon and oxygen isotope of Well QHD29-2E-B

2.4　热液黄铁矿

热流体除产生特征溶蚀作用（如针状溶孔）外，还会在其流动性减弱时沉淀特征矿物（如热液石英、萤石、黄铁矿、闪锌矿、鞍状白云石及重晶石等）［22］，矿物类型由流体所携带的物质成分及流体—围岩相互作用特征决定［3］，且必须见到多种特征矿物组合才能判定热液流体成因。如塔里木盆地热液交代围岩形成连续发育的萤石层，方解石脉中发现粒状闪锌矿—绿泥石组合及奥陶系碳酸盐岩中热褪色作用［7］，都反映出深部流体作为物质传输和能量交换的载体，对盆地岩石具有强烈的改造作用。在秦皇岛29-2E-B井薄片镜下观察中，可以看到黄铁矿大量赋存，部分晶形完整，呈自形—半自形。同时，黄铁矿形貌特征具有明显差异，类型多为五角十二面体和立方体黄铁矿（图6），与微粒状、草莓状黄铁矿不同，这2种晶形在矿脉中显示通常为热液成因［23］，往往形成于200~300 ℃温度条件下。另外，黄铁矿中Co/Ni值具有一定的成因鉴定意义：沉积型黄铁矿Co/Ni值一般小于1，热液成因比值大于1［24］。秦皇岛29-2E-B井黄铁矿电子钻探数据如表2所示，钴镍Co/Ni值除3 343.63 m井段第一个和第七个样品接近1，其余样品的Co/Ni值均大于1，范围在1.87~16.25之间，且平均值达6.37，与热液成因型黄铁矿相符（表3）。
图6 热液黄铁矿扫描电镜照片（秦皇岛29-2E-B井，3 437 m）

Fig.6 Hydrothermal origin pyrite from SEM(Well QHD 29-2E-B，3 437 m)

表3 黄铁矿电子钻探数据

Table 3 Electro-analysis data of pyrite

深度/m 编号 Se S Fe Ni Co Co/Ni
3 343.63 1 — 52.285 43.211 0.071 0.069 0.97
3 0.013 52.38 45.818 0.018 0.084 4.67
4 — 52.083 45.234 0.021 0.083 3.95
5 — 51.894 45.11 0.01 0.084 8.40
6 — 53.933 45.021 0.022 0.074 3.36
7 0.012 52.52 44.269 0.078 0.072 0.92
3 369.52 1 0.005 51.592 43.834 0.005 0.066 13.20
2 — 52.717 45.321 0.004 0.065 16.25
3 376.17 1 0.013 50.586 43.585 0.008 0.088 11.00
2 0.021 52.62 44.615 0.012 0.084 7.00
3 — 50.361 42.761 0.039 0.073 1.87
3 — 51.64 43.675 0.035 0.078 2.23
3 382.75 1 — 50.157 44.125 0.009 0.062 6.89
2 0.028 53.876 46.002 0.011 0.093 8.45

3 深部流体的成因及油气成藏意义

3.1　深部流体来源

深部热流体来源被认为主要来自于高热流值背景下盆地深部甚至基底引发的壳源及更深部的地幔来源及两者的混合［3］。基于前述证据，本文倾向于认为该油田区更深处的地幔流体对深部流体具有较大的贡献。研究区北西—南东方向上被北西向张家口—蓬莱（张—蓬）走滑断裂带和秦皇岛—旅顺走滑断裂夹持。同时，东部限于郯—庐断裂西支走滑断裂带。新生代早期太平洋板块俯冲作用导致软流圈上涌及岩石圈减薄造成了渤海湾盆地强烈的伸展裂陷［25］。这一裂陷期对深大断裂作为沟通岩石圈及地壳深部，构成了幔源物质上升的垂向通道具有关键意义。在渤海海域东部多个地区存在异常高地温梯度值（图7），多分布于郯庐断裂带东支附近，另外在研究区秦南凹陷中部也存在异常高地温梯度区，局部地温梯度达36 ℃/km，比整个海域平均地温梯度高6~8 ℃/km。这些异常高地温梯度多对应于新生代以来火山活动、岩盐穿刺等壳幔交互的流体作用［25］。
图7 渤海海域地温梯度等值线（引自文献[25]）

Fig.7 Isothermal gradient contour map of the geothermal in Bohai sea（cited from Ref. [25]）

断裂是深浅部和基底以下物质交换的重要通道，断裂交会处往往是地幔岩浆活跃和幔源气上升的最佳场所［21］。切穿基底的壳断裂（与地壳内岩浆房相通）和岩石圈大断裂（直接与软流圈沟通）是幔源无机气的必要条件［21］，断裂发育处往往也是高纯度幔源CO2气藏发育的有利区。基于流体包裹体均一温度与埋藏史图可知秦皇岛29-2油气田油气充注时间应为5.1 Ma之后，即新构造运动时期，这一时期控制秦皇岛29-2构造高CO2气藏区北部的石北1号、石北2号断裂断层活动速率最大，断层活动速率达244.0 m/Ma。这一深大断裂的强烈活动对沟通深部物质与浅层圈闭，为热流体的上涌提供良好的通道。当与深部气源较好沟通后，可成为无机成因天然气向上运移的通道。在济阳坳陷同样存在着幔源氦通过断裂和岩浆活动到达浅层聚集到天然气藏中［13］。

3.2　油气成藏意义

3.2.1　促进烃源岩演化，提升生烃量

深部热流体对烃源岩生烃演化具有重要影响。深部流体熔融地壳岩石形成的火山活动也可以提高盆地古地温，加速烃源岩热演化，促进油气生成。由阿仑尼乌斯公式可知，温度与生烃反应速度呈指数关系，温度每升高10 ℃，生烃反应速度就增加2~4倍［8］。研究区异常温度场的形成可能与局部热作用有关。而生烃速度的增加或生烃期的缩短对油气聚集成藏非常有利。同时深部流体作为超临界流体，能快速抽提沉积物中的甾烷、藿烷、芳香烃和萃取油页岩、煤中的分散油气组分［2］，对油气汇聚具有明显的富集作用。
由于超临界流体的溶解及扩散作用，深部幔源热流体对热解参数的影响分2种：一是高温下前期成熟度高的有机质过演化造成最大热解温度T max值异常增大，其对应的游离烃S 1值和热解烃S 2值却极低；二是T max值无异常变化，由于深部地幔流体的萃取作用使得S 1值和S 2值却往往较高［26］。Ⅰ型和Ⅱ型干酪根由于重烃质量分数低，S 1值和S 2值较为精确，故可以用来分析热流体活动［26］。S 1值为干酪根裂解前残留于岩石中游离烃总和，当遭遇过异常流体活动，部分有机质早期生烃会滞留于孔隙空间中，游离烃S 1含量会增高［27］。从图8中可知，最大热解温度T max值随深度变化较不明显，意味着热流体的加热并未造成早期高成熟度的有机质过演化，而是在热流体上升过程中，通过与运移通道及围岩发生化学反应，溶解并萃取了地层中的分散有机质，使得分散烃类被萃取聚集，深部流体中有机质不断富集，造成烃类热解参数S 1值和S 2值的异常高［28］。从图8中可见深度3 200 m以深S 1值、S 2值出现异常高值，尤其是热解烃S 2值最高可达83.08 mg/g。深部热流体在提高烃源岩温度及其生烃量的同时， 也使之产生高压， 而高压有助于烃源岩排烃， 并降低了烃源岩中残余有机质的含量，在研究区源岩中地层压力系数高达1.6，油藏中地层压力系数也在1.16~1.24之间。这可能对增加生烃量和促进排烃效率具有重要意义。
图8 秦南凹陷S 1值、S 2值及T max值随埋深变化

Fig.8 Graph of S 1，S 2 and T max with depth in Qinnan Sag

从秦皇岛29-2油气田天然气地球化学特征来看，秦皇岛29-2油气田中烃类气为有机成因，凝析气和溶解气重烃（C2+）气含量较高，除一个数据点重烃（C2+）值为1.72%（CO2含量超过90%），其余均大于8%，最高可达25.23%，平均值为13.3%（表3）。甲烷碳同位素δ13C1值介于-47.5‰~-36.7‰之间。根据戴金星等［4］提出的油型气δ13C2<-28.8‰的标准，南部秦皇岛36-A区块为典型油型气，而秦皇岛35-A区块和秦皇岛29-2区块则可能有煤成气混入（表1）。依据δ13C1和δ13C2—δ13C1关系［29］，秦皇岛35-A区块为高熟油型气，秦皇岛36-A区块为油型伴生气，而秦皇岛29-2构造则介于煤成气和油型伴生气混合。利用甲烷、乙烷碳同位素判别油型气模型的回归方程，运用煤成甲烷的回归方程，R O值则为0.7%左右，这一反射率值对于秦皇岛29-2构造大量天然气的生成解释不够合理。因此利用油型甲烷方程进行回归，推算得秦皇岛35-A区块R O值约为1.1%，源岩深度在4 200 m左右，而秦皇岛29-2构造R O值约为2.1%~2.2%，源岩来自近5 300 m深度处（图9）。而构造区原油生物标志物特征显示为近源成藏特征，主要来自沙一段和沙三段混源［30］。但与构造毗邻的次洼在此深度面积较小，若天然气来源仅来自这一深度以下，其生排烃量及最终的资源量可能不足以提供目前已发现的天然气总量。因此认为，该区可能存在热流体活动引起局部温度异常，使得这一深度以上的烃源岩有机质演化程度提高或通过增加生烃量提供更多的有效排出烃，从而对该油气藏中油气的富集产生贡献。
图9 研究区气源判断（底图据文献[31]）

Fig.9 Discrimination of gas source in research area （base map from Ref.[31]）

3.2.2　对储层改造作用

深部热流体作为深浅能量和物质交换和传输的载体，对储集层的积极改造作用通常表现为两方面：一方面，由于流体活动引起深大断裂长期活动，破裂作用不仅带来发育规模不等的裂缝，裂缝自身作为储集空间外，还可以为酸性流体提供通道，对溶蚀作用的发生具有积极作用；另一方面，流体携带大量深部物质，可形成火山喷发，当构造活动较弱或岩浆能量不足时， 岩浆熔体以深层侵入体和热流底辟体的形式，部分沿薄弱带侵入地层，形成局部储层，增加储集空间［26-28］。同时深部热流体还会带来破坏性的充填作用，当温度不断降低后，在裂缝、孔隙中流体析出大量矿物，占据部分或全部缝洞空间，对储集性能造成破坏。
热流体除了携带深部物质外，同时还携带巨大热能，还可以通过能量交换对围岩和盆内流体加温，增强了混合流体的化学侵蚀作用，也可促进溶蚀作用发生［7］。研究区已有多项研究表明，准同生期—早成岩期大气淡水选择性溶蚀作用及埋藏期酸性流体的溶蚀作用均对该区储层改善具有重要贡献［29-31］。谢习农等［32］曾指出该区准同生期泥晶化包壳外等厚状环边白云石含有相对较高的Mg，而这种富镁流体可能来源于盐度较高的湖水，这种等轴状、栉壳状、等厚环边状胶结物能抑制压实作用，减少原生孔隙损失。吕修祥等［29］认为储层在早期经历淡水淋滤作用下形成生物体腔孔，随后被铁方解石充填，之后铁方解石溶解形成溶蚀孔隙对高孔隙度白云岩具有重要贡献［30］。笔者曾对该区溶蚀孔隙的发育进行过详细探讨，在秦皇岛29-2E-B井沙一段和沙二段岩心中发育规模性裂缝，内被多期白云石和铁白云石胶结，之后又遭受了不同程度的多期溶蚀改造，可作为酸碱性流体及烃类充注的重要通道，为次生溶蚀改善储层物性创造条件。通过进一步扫描电镜分析并结合能谱分析，在生物体腔孔中发现大量晶型完整的β-石英六方晶型［图10（a）］，在云质鲕状细砾岩基质中见到磷灰石［图10（b）］，在岩心裂缝中又发现大量重晶石发育［图10（c）］，均表明在埋藏期硅酸质流体的汇入，该发育层段与前述热液黄铁矿脉层段一致，预示着可能的深部流体成因。这一埋藏期除了可能的烃类注入改造外［30］，陆源碎屑颗粒表现出明显的非选择性溶蚀性，几乎所有的长石、岩屑均被不同程度溶蚀，同时颗粒间粒状白云石胶结物也大量溶蚀形成晶间溶蚀孔［图10（d）］。研究区发育多期胶结事件，大多经历了泥晶包壳—等厚环边胶结—微细晶粒状白云石—多期柱状白云石胶结/嵌晶胶结序列（图11）。在岩心裂缝中发现多期胶结物遭受多期次溶蚀，各期溶蚀作用对优质储层均有贡献，尤其是晚期细粒状白云石及柱状白云石胶结物遭受强烈溶蚀，显示晚期酸性流体的溶蚀贡献。根据孔隙度随深度变化曲线，在3 000~3 600 m深度内存在异常高孔隙发育带，与区内热流体活动的深度范围几乎一致。
图10 储层扫描电镜及薄片特征

(a)秦皇岛29-2E-B井，3 375.87 m，生物白云岩，体腔孔内发育簇状自生石英；(b) 秦皇岛29-2E-B井，3 381.99 m，云质砂砾岩，柱状磷灰石；(c)秦皇岛29-2E-B井，3 372.18 m，裂缝充填物，见重晶石；(d)秦皇岛29-2E-B井，3 380.7 m，白云质表鲕状细砾岩，颗粒间白云石胶结物部分溶蚀，岩屑颗粒不同程度溶蚀

Fig.10 Scanning electron microscope and thin section characteristics of reservoir

图11 秦皇岛29-2E-B井多期胶结—溶蚀

Fig.11 multi-period cement and solution in Well QHD29-2E-B

深部流体对孔隙空间的破坏作用也是非常值得关注的。前文中所述岩心裂缝中充填热液方解石脉（图4），完全封闭储集空间。另外通过薄片照片和阴极发光照片（图11），可以看出除早期颗粒表面细晶粒状白云石胶结物外，还发育垂直于颗粒的柱状白云石和中粗粒块状白云石并充填于颗粒之间的原生孔隙。晚期形成的块状白云石胶结物和柱状白云石胶结物的氧同位素值在-12‰~-9‰之间，相对早期胶结物明显负偏，反映出了热液流体对胶结物作用产生的影响。为了探明胶结物形成温度，选取了3个样品进行流体包裹体测试，3个样品的宿主矿物均为溶缝充填方解石，成因、类型均相同，测试结果如表4。测试所取样品镜下图片以及对应点的测试结果温度分布如图12所示。结果表明，胶结物形成温度在100 °C左右，在晚期白云石胶结物包裹体中却检测出130~140 °C形成的包裹体，异常温度包裹体的形成极有可能与后期热液改造捕获有关。
表4 流体包裹体测试结果

Table 4 Fluid inclusion test result

样品号 宿主矿物 成因 类型 大小/μm (气/液比)/% Th/℃ Tm/℃ NaCl/%(wt)
BT3-3 溶缝充填方解石 原生 盐水 12 6 143.2 -7.1 10.6
溶缝充填方解石 原生 盐水 6 6 132.5 -7 10.5
溶缝充填方解石 原生 盐水 8 6 125.9 -7 10.5
溶缝充填方解石 原生 盐水 6 6 127.5 -6.9 10.4
溶缝充填方解石 原生 盐水 7 6 123.8 -6.9 10.4
BT3-4 溶缝充填方解石 原生 盐水 14 6 102.9 -5.6 8.7
溶缝充填方解石 原生 盐水 9 6 103.7 -5.6 8.7
BT3-5 溶缝充填方解石 原生 盐水 8 6 104.5 -5.7 8.8
图12 胶结物流体包裹体测试结果

Fig.12 Fluid inclusion test result of cement

4 结论

（1）热流体活动证据主要体现在古近系储层流体包裹体测温异常、火山幔源无机CO2成因气、脉体中碳氧同位素测试高值、热液成因黄铁矿4个方面。
（2）热流体对该区油气成藏包括2个方面，第一促进烃源岩演化，提升生烃量；第二是对储层物性改造既有积极建设作用，又有破坏作用。深部流体带来的硅酸性流体在埋藏期非选择性溶蚀形成大量孔隙，晚期白云石胶结、黄铁矿脉等堵塞储集空间，破坏储层。

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